Iklim Arktik

Iklim Arktik ditandai dengan musim dingin yang panjang dan musim panas yang dingin dan pendek. Ada sejumlah besar variabilitas iklim di seluruh wilayah Kutub Utara, tetapi semua wilayah mengalami radiasi matahari yang ekstrem baik di musim panas maupun musim dingin. Beberapa bagian Kutub Utara tertutup oleh es (Es laut, gletser es, atau salju) sepanjang tahun, dan hampir semua bagian Kutub Utara mengalami periode panjang dengan beberapa bentuk dari es di permukaan.

Arktik terdiri dari lautan yang sebagian besar dikelilingi oleh daratan. Dengan demikian, iklim sebagian besar Kutub Utara dimoderasi oleh air laut yang tidak pernah memiliki suhu di bawah . Di musim dingin air yang relatif hangat meskipun tertutup oleh Paket es Arktik, dan membuat Kutub Utara menjadi tempat terdingin di Belahan Bumi Utara, dan itu juga menjadi sebagian alasan jika Antarktika jauh lebih dingin daripada Arktik. Di musim panas, keberadaan air di dekatnya membuat daerah pesisir tidak memanas terlalu banyak.

 Tinjauan Arktik 

Ada definisi berbeda tentang Arktik, namun definisi yang paling banyak digunakan yaitu wilayah di utara Lingkaran Arktik, di mana matahari tidak terbenam pada Titik balik Juni, dan digunakan dalam astronomi dan beberapa konteks geografis. Namun dua definisi yang paling banyak digunakan dalam konteks iklim adalah wilayah di utara, dan wilayah dengan suhu musim panas rata-rata kurang dari , yang hampir bertepatan di sebagian besar wilayah daratan (NSIDC).

Definisi Arktik ini dapat dibagi lagi menjadi empat wilayah berbeda:
Cekungan Arktik mencakup Samudra Arktik dalam batas minimum rata-rata es laut .
Kepulauan Arktik Kanada mencakup pulau-pulau besar dan kecil, kecuali Greenland di sisi Arktik Kanada, dan perairan di antaranya.
Seluruh pulau Greenland, meskipun lapisan es dan wilayah pesisirnya yang bebas es, memiliki kondisi iklim yang berbeda.
Perairan Arktik yang bukan lautan es di akhir musim panas, termasuk Teluk Hudson, Teluk Baffin, Teluk Ungava, Selat Davis, Selat Denmark, Selat Hudson dan Selat Bering, Laut Labrador, Laut Norwegia, (bebas es sepanjang tahun), Greenland, Baltik, Barents (bagian selatan bebas es sepanjang tahun), Kara, Laptev, Chukchi, Okhotsk, terkadang Beaufort dan Laut Bering.

Bergerak ke pedalaman dari pantai melewati daratan Amerika Utara dan Eurasia, pengaruh moderat Samudra Arktik dengan cepat berkurang, dan transisi iklim dari Arktik ke subarktik, umumnya, kurang dari , dan sering kali dalam jarak yang jauh lebih pendek.

 Sejarah pengamatan iklim Arktik 

Karena kurangnya pusat populasi utama di Kutub Utara, pengamatan cuaca dan iklim dari wilayah tersebut cenderung dilakukan dari jarak jauh dan berdurasi pendek dibandingkan dengan garis lintang tengah dan tropis. Meskipun bangsa Viking menjelajahi bagian Arktik lebih dari satu milenium yang lalu, dan sejumlah kecil orang telah tinggal di sepanjang pantai Arktik lebih lama, pengetahuan ilmiah tentang wilayah tersebut lambat berkembang; pulau besar seperti Severnaya Zemlya yang tepat di utara Semenanjung Taymyr di daratan Rusia, tidak ditemukan sampai tahun 1913, dan tidak dipetakan sampai awal tahun 1930-an.

 Eksplorasi Eropa awal 
Sebagian besar penjelajahan sejarah di Kutub Utara dimotivasi oleh pencarian Northwest dan Northeast Passage. Ekspedisi abad keenam belas dan ketujuh belas sebagian besar didorong oleh para pedagang untuk mencari jalan pintas antara Atlantik dan Pasifik. Perampokan di Kutub Utara ini tidak jauh dari pantai Amerika Utara dan Eurasia, dan tidak berhasil menemukan rute yang dapat dilayari melalui salah satu jalur tersebut.

Ekspedisi nasional dan komersial terus memperluas detail peta Kutub Utara selama abad ke-18, tetapi sebagian besar mengabaikan pengamatan ilmiah lainnya. Ekspedisi dari tahun 1760-an hingga pertengahan abad ke-19 juga disesatkan oleh upaya untuk berlayar ke utara karena kepercayaan banyak orang pada saat itu bahwa samudra yang mengelilingi Kutub Utara bebas es. Eksplorasi awal ini memang memberikan gambaran tentang kondisi es laut di Kutub Utara dan terkadang beberapa informasi terkait iklim lainnya.

Pada awal abad ke-19, beberapa ekspedisi berupaya mengumpulkan pengamatan meteorologi, oseanografi, dan geomagnetik yang lebih rinci. Mulai tahun 1850-an, pengamatan meteorologi reguler menjadi lebih umum di banyak negara, dan angkatan laut Inggris menerapkan sistem pengamatan terperinci. Akibatnya, ekspedisi dari paruh kedua abad ke-19 dimulai untuk memberikan gambaran tentang iklim Arktik.

 Upaya pengamatan Eropa awal 

Upaya besar pertama oleh orang Eropa untuk mempelajari meteorologi Arktik pada tahun 1882 hingga 1883. Sebelas negara memberikan dukungan untuk mendirikan dua belas stasiun pengamatan di sekitar Arktik. Pengamatan tersebut tidak tersebar luas atau bertahan lama seperti yang diperlukan untuk menggambarkan iklim secara rinci, tetapi mereka memberikan pandangan kohesif pertama pada cuaca Arktik.

Pada tahun 1884, bangkai kapal Briya, sebuah kapal yang ditinggalkan tiga tahun sebelumnya di lepas pantai Arktik timur Rusia, ditemukan di pantai Greenland. Hal ini menyebabkan Fridtjof Nansen menyadari bahwa es laut bergerak dari sisi Siberia Arktik ke sisi Atlantik. Dia memutuskan untuk menggunakan gerakan ini dengan membekukan kapal Fram yang dirancang khusus, ke dalam es laut dan membiarkannya dibawa melintasi lautan. Pengamatan meteorologi dikumpulkan dari kapal selama penyeberangannya dari September 1893 hingga Agustus 1896. Ekspedisi ini juga memberikan wawasan berharga tentang sirkulasi permukaan es Samudra Arktik.

Pada awal tahun 1930-an, studi meteorologi penting pertama dilakukan di bagian dalam Lapisan es Greenland. Ini memberikan pengetahuan tentang iklim Arktik yang mungkin paling ekstrem, dan juga saran pertama bahwa lapisan es terletak pada depresi batuan dasar di bawahnya (sekarang diketahui disebabkan oleh berat es itu sendiri).

Lima puluh tahun setelah IPY pertama, tahun 1932 sampai 1933, IPY kedua diselenggarakan. Yang ini lebih besar dari yang pertama, dengan 94 stasiun meteorologi, tetapi Perang Dunia II menunda atau mencegah publikasi sebagian besar data yang dikumpulkan selama itu. Momen penting lainnya di Arktik yang diamati sebelum Perang Dunia II terjadi pada tahun 1937 ketika Uni Soviet mendirikan stasiun hanyut Kutub Utara yang pertama. Stasiun ini, seperti stasiun berikutnya, didirikan di atas es tebal floe dan melayang selama hampir satu tahun, awaknya mengamati atmosfer dan lautan di sepanjang jalan.

 Radiasi matahari 

Hampir semua energi yang tersedia di permukaan bumi dan atmosfer berasal dari matahari dalam bentuk radiasi matahari (cahaya dari matahari, termasuk sinar ultraviolet dan inframerah yang tidak terlihat). Variasi jumlah radiasi matahari yang mencapai bagian bumi yang berbeda merupakan pendorong utama iklim global dan regional. Lintang adalah faktor terpenting yang menentukan jumlah rata-rata tahunan radiasi matahari yang mencapai puncak atmosfer; insiden radiasi matahari menurun dengan mulus dari Khatulistiwa ke kutub. Oleh karena itu, suhu cenderung menurun dengan bertambahnya garis lintang.

Selain itu lamanya waktu per hari yang ditentukan oleh musim, berdampak signifikan terhadap iklim. Waktu 24 jam yang ditemukan di dekat kutub pada musim panas menghasilkan fluks matahari rata-rata harian yang besar yang mencapai puncak atmosfer di wilayah ini. Pada titik balik matahari Juni, 36% lebih banyak radiasi matahari yang mencapai puncak atmosfer sepanjang hari di Kutub Utara daripada di Khatulistiwa. Namun, dalam enam bulan sejak Ekuinoks September hingga Ekuinoks Maret, Kutub Utara tidak menerima sinar matahari.

Iklim Arktik juga bergantung pada jumlah sinar matahari yang mencapai permukaan dan diserap oleh permukaan. Variasi tutupan awan dapat menyebabkan variasi yang signifikan dalam jumlah radiasi matahari yang mencapai permukaan pada lokasi dengan garis lintang yang sama. Perbedaan permukaan karena albedo, misalnya ada tidaknya salju dan es sangat memengaruhi fraksi radiasi matahari yang mencapai permukaan yang dipantulkan daripada diserap.

 Musim Dingin 
Selama bulan-bulan musim dingin seperti November hingga Februari, matahari tetap sangat rendah di langit Arktik atau tidak terbit sama sekali. Jika matahari terbit biasanya terjadi secara singkat dan posisi matahari yang rendah di langit, bahkan pada siang hari tidak banyak energi dari matahari yang mencapai permukaan. Selain itu, sebagian besar dari sejumlah kecil radiasi matahari yang mencapai permukaan dipantulkan oleh lapisan salju yang cerah. Salju dingin memantulkan antara 70% dan 90% radiasi matahari yang mencapainya, dan salju menutupi sebagian besar daratan Arktik dan permukaan es di musim dingin. Faktor-faktor ini menghasilkan input energi matahari yang dapat diabaikan ke Kutub Utara pada musim dingin; satu-satunya hal yang mencegah Kutub Utara terus mendingin sepanjang musim dingin adalah pengangkutan udara dan air laut yang lebih hangat ke Kutub Utara dari selatan dan perpindahan panas dari daratan dan lautan di bawah permukaan (keduanya mendapatkan panas di musim panas dan melepaskannya di musim dingin) ke permukaan atas dan atmosfer.

 Musim Semi 
Hari-hari di Arktik memanjang dengan cepat di bulan Maret dan April, saat itu matahari terbit lebih tinggi di langit, keduanya membawa lebih banyak radiasi matahari ke Arktik daripada di musim dingin. Selama bulan-bulan awal musim semi Belahan Bumi Utara ini, sebagian besar Kutub Utara masih mengalami kondisi musim dingin, tetapi dengan tambahan sinar matahari. Suhu rendah yang terus berlanjut dan lapisan salju putih yang bertahan lama, membawa energi tambahan yang mencapai Kutub Utara dari matahari sangat lambat untuk memberikan dampak yang signifikan karena sebagian besar dipantulkan tanpa menghangatkan permukaan. Pada bulan Mei, suhu meningkat karena siang hari 24 jam mencapai banyak wilayah, tetapi sebagian besar Kutub Utara masih tertutup salju, sehingga permukaan Kutub Utara memantulkan lebih dari 70% energi matahari yang mencapainya di semua wilayah kecuali Laut Norwegia dan Laut Bering selatan, di mana samudra bebas es, dan beberapa area daratan yang berdekatan dengan laut ini, pengaruh moderat perairan terbuka membantu mencairkan salju lebih awal.

Di sebagian besar Kutub Utara, pencairan salju yang signifikan dimulai pada akhir Mei atau kadang-kadang pada bulan Juni, karena salju yang mencair memantulkan lebih sedikit radiasi matahari (50% hingga 60%) daripada salju kering, hal ini memungkinkan lebih banyak energi untuk diserap dan pencairan berlangsung lebih cepat. Saat salju menghilang di daratan, permukaan di bawahnya menyerap lebih banyak energi, dan mulai menghangat dengan cepat.

 Musim panas 
Di Kutub Utara pada titik balik Juni, atau sekitar 21 Juni, matahari berputar 23,5° di atas cakrawala. Ini menandai "siang" dalam "hari sepanjang tahun" di Kutub; sejak saat itu hingga ekuinoks September, matahari perlahan-lahan akan semakin dekat ke cakrawala, dan menawarkan radiasi matahari yang semakin sedikit ke Kutub. Periode matahari terbenam ini juga kira-kira sama dengan musim panas di Kutub Utara.

Karena Kutub Utara terus menerima energi dari matahari selama ini, daratan yang sekarang sebagian besar sudah bebas dari salju, dapat menjadi hangat pada hari-hari cerah ketika angin tidak datang dari lautan yang dingin. Di atas Samudra Arktik, tutupan salju di es laut menghilang dan genangan air yang mencair mulai terbentuk di es laut, hal ini kemudian semakin mengurangi jumlah sinar matahari yang dipantulkan es dan membantu lebih banyak es mencair. Di sekitar tepi Samudra Arktik, es akan mencair dan pecah kemudian memperlihatkan air laut yang menyerap hampir semua radiasi matahari yang mencapainya dan menyimpan energi di kolom air. Pada Juli dan Agustus, sebagian besar daratan gundul akan menyerap lebih dari 80% energi matahari yang mencapai permukaan. Di mana es laut tetap ada, di Cekungan Arktik tengah dan selat antara pulau-pulau di Kepulauan Kanada, banyak kolam yang mencair dan kurangnya salju menyebabkan sekitar setengah dari energi matahari diserap, tapi ini sebagian besar mengarah ke pencairan es karena permukaan es tidak bisa menghangat di atas titik beku.

Tutupan awan yang sering dan frekuensinya melebihi 80% di sebagian besar Samudra Arktik pada bulan Juli, mengurangi jumlah radiasi matahari yang mencapai permukaan dengan memantulkan sebagian besarnya sebelum sampai ke permukaan. Periode cerah yang tidak biasa dapat menyebabkan peningkatan pencairan es laut atau suhu yang lebih tinggi(NSIDC ).

 Musim Gugur 
Pada bulan September dan Oktober, hari-hari menjadi lebih pendek dengan cepat, dan di wilayah utara matahari menghilang seluruhnya dari langit. Karena jumlah radiasi matahari yang tersedia ke permukaan berkurang dengan cepat, suhu mengikutinya. Es laut mulai membeku kembali, dan akhirnya mendapat lapisan salju baru, menyebabkannya memantulkan lebih banyak lagi jumlah sinar matahari yang semakin menipis yang mencapainya. Demikian pula, pada awal September baik wilayah daratan utara dan selatan menerima lapisan salju musim dingin, yang dikombinasikan dengan berkurangnya radiasi matahari di permukaan, memastikan berakhirnya hari-hari hangat yang mungkin dialami daerah tersebut di musim panas. Pada bulan November, musim dingin sedang berlangsung di sebagian besar Kutub Utara, dan sejumlah kecil radiasi matahari yang masih mencapai wilayah tersebut tidak memainkan peran penting dalam iklimnya.

 Suhu 
Arktik sering dianggap sebagai wilayah yang terjebak dalam pembekuan permanen. Sementara sebagian besar wilayah memang mengalami suhu yang sangat rendah, terdapat variabilitas yang cukup besar dengan lokasi dan musim. Suhu musim dingin rata-rata di bawah titik beku di seluruh Kutub Utara kecuali untuk wilayah kecil di Norwegia selatan dan Laut Bering, yang tetap bebas es sepanjang musim dingin. Suhu rata-rata di musim panas berada di atas titik beku di semua wilayah kecuali Cekungan Arktik tengah, tempat es laut bertahan selama musim panas, dan pedalaman Greenland.

Peta di sebelah kanan menunjukkan suhu rata-rata di Kutub Utara pada bulan Januari dan Juli, umumnya bulan terdingin dan terhangat. Peta ini dibuat dengan data dari NCEP/NCAR Reanalysis, yang menggabungkan data yang tersedia ke dalam model komputer untuk membuat kumpulan data global yang konsisten. Baik model maupun datanya tidak sempurna, jadi peta ini mungkin berbeda dari perkiraan suhu permukaan lainnya; khususnya, sebagian besar klimatologi Arktik menunjukkan suhu di atas Samudra Arktik tengah pada bulan Juli rata-rata tepat di bawah titik beku, beberapa derajat lebih rendah dari yang ditunjukkan peta ini.(USSR, 1985). Klimatologi suhu sebelumnya di Kutub Utara, seluruhnya didasarkan pada data yang tersedia, ditampilkan di peta ini dari Atlas Wilayah Kutub CIA.

Catatan suhu rendah di Belahan Bumi Utara
Organisasi Meteorologi Dunia pada tahun 2020 telah mengakui suhu -69,6 °C (-93,3 °F) yang diukur di dekat puncak topografi Lembaran Es Greenland pada tanggal 22 Desember 1991, sebagai yang terendah di Belahan Bumi Utara. Rekor diukur di stasiun cuaca otomatis dan ditemukan setelah hampir 30 tahun.WMO verifies -69.6°C Greenland temperature as Northern hemisphere record Press Release Number: 23092020; WMO, 23 September 2020.

Di antara lokasi terdingin di Belahan Bumi Utara juga terdapat di pedalaman Timur Jauh Rusia, di kuadran kanan atas peta. Hal ini disebabkan oleh iklim kontinental kawasan tersebut, jauh dari pengaruh moderat lautan, dan lembah-lembah di kawasan tersebut yang dapat memerangkap udara dingin dan padat serta menciptakan inversi suhu yang kuat, di mana suhu meningkat bukan menurun. Suhu terendah yang tercatat secara resmi di Belahan Bumi Utara adalah  yang terjadi di Oymyakon pada tanggal 6 Februari 1933, serta −67.8 °C (−90.0 °F) di Verkhoyansk pada tanggal 5 dan 7 Februari 1892. Namun, kawasan ini bukan bagian dari Kutub Utara karena iklim kontinentalnya juga memungkinkannya mengalami musim panas yang hangat, dengan suhu rata-rata bulan Juli sebesar . Pada gambar di bawah yang menunjukkan klimatologi stasiun, plot untuk Yakutsk mewakili bagian Timur Jauh ini; Yakutsk memiliki iklim yang tidak terlalu ekstrem dibandingkan Verkhoyansk.

 Cekungan Arktik 
Cekungan Arktik biasanya ditutupi oleh es laut sepanjang tahun, yang sangat memengaruhi suhu musim panasnya. Ini juga mengalami periode terpanjang tanpa sinar matahari dari bagian Arktik mana pun, dan periode terpanjang dari sinar matahari terus menerus, meskipun seringnya mendung di musim panas mengurangi pentingnya radiasi matahari ini.

Meskipun lokasinya berpusat di Kutub Utara, dan ini membawa periode kegelapan yang panjang, ini bukanlah bagian terdingin dari Kutub Utara. Di musim dingin, panas yang dipindahkan dari air  melalui retakan di es dan area perairan terbuka membantu memoderasi iklim, menjaga suhu rata-rata musim dingin di sekitar . Suhu minimum di wilayah ini pada musim dingin adalah sekitar .

Di musim panas, es laut menjaga permukaan dari pemanasan di atas titik beku. Es laut sebagian besar adalah air tawar karena garamnya ditolak oleh es saat terbentuk, sehingga es yang mencair memiliki suhu , dan energi ekstra dari matahari digunakan untuk mencairkan lebih banyak es, bukan untuk menghangatkan permukaan. Suhu udara, pada pengukuran ketinggian standar sekitar 2 meter di atas permukaan, dapat naik beberapa derajat di atas titik beku antara akhir Mei dan September, meskipun cenderung berada dalam derajat beku, dengan variabilitas yang sangat kecil selama ketinggian musim leleh.

 Briya Kanada 
Di musim dingin, Kepulauan Kanada mengalami suhu yang mirip dengan yang ada di Cekungan Arktik, tetapi pada bulan-bulan musim panas Juni hingga Agustus, kehadiran begitu banyak daratan di wilayah ini memungkinkannya lebih hangat daripada Cekungan Arktik yang tertutup es. Pada gambar stasiun-klimatologi di atas, plot untuk Resolute tipikal di wilayah ini. Kehadiran pulau-pulau, yang sebagian besar kehilangan tutupan saljunya di musim panas, memungkinkan suhu musim panas naik jauh di atas titik beku. Suhu tinggi rata-rata di musim panas mendekati , dan suhu rendah rata-rata di bulan Juli di atas titik beku, meskipun suhu di bawah titik beku diamati setiap bulan dalam setahun.

Selat di antara pulau-pulau ini sering tertutup es laut sepanjang musim panas. Es ini bertindak untuk menjaga suhu permukaan tetap beku, seperti halnya di atas Cekungan Arktik, jadi lokasi di selat kemungkinan akan memiliki iklim musim panas yang lebih mirip Cekungan Arktik, tetapi dengan suhu maksimum yang lebih tinggi karena angin dari dekat. pulau yang hangat.

 Greenland 
Secara iklim, Greenland terbagi menjadi dua kawasan yang sangat terpisah: kawasan pesisir, yang sebagian besar bebas es, dan pedalaman lapisan es. Lapisan Es Greenland menutupi sekitar 80% Greenland, memanjang ke pantai di beberapa tempat, dan memiliki ketinggian rata-rata  dan ketinggian maksimum . Sebagian besar lapisan es tetap berada di bawah titik beku sepanjang tahun, dan memiliki iklim terdingin dari bagian Arktik mana pun. Daerah pesisir dapat dipengaruhi oleh perairan terbuka di dekatnya, atau oleh perpindahan panas melalui es laut dari lautan, dan banyak bagian kehilangan lapisan saljunya di musim panas, memungkinkannya menyerap lebih banyak radiasi matahari dan lebih hangat daripada bagian dalamnya.

Wilayah pesisir di bagian utara Greenland mengalami suhu musim dingin yang mirip atau sedikit lebih hangat daripada Kepulauan Kanada, dengan suhu rata-rata bulan Januari . Wilayah ini sedikit lebih hangat daripada Kepulauan karena letaknya yang lebih dekat dengan wilayah lapisan es laut tahun pertama yang tipis atau dengan samudra terbuka di Teluk Baffin dan Laut Greenland.

Wilayah pesisir di bagian selatan pulau lebih dipengaruhi oleh air laut terbuka dan seringnya lewat siklon, keduanya membantu menjaga suhu di sana agar tidak serendah di utara. Sebagai akibat dari pengaruh ini, suhu rata-rata di daerah ini pada bulan Januari jauh lebih tinggi, antara sekitar .

Lapisan es bagian dalam lolos dari banyak pengaruh perpindahan panas dari laut atau dari siklon, dan ketinggiannya yang tinggi juga memberikan iklim yang lebih dingin karena suhu cenderung menurun dengan ketinggian. Hasilnya adalah suhu musim dingin yang lebih rendah daripada tempat lain di Kutub Utara, dengan suhu rata-rata bulan Januari , bergantung pada lokasi dan kumpulan data mana yang dilihat. Suhu minimum di musim dingin di bagian lapisan es yang lebih tinggi dapat turun di bawah (CIA, 1978). Pada gambar stasiun klimatologi di atas, plot Centrale mewakili lapisan es Greenland yang tinggi.

Referensi